多平台混凝土坝施工三维动态可视化研究

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1、１４０中国农村水利水电·２０１５年第７期文章编号：１００７－２２８４（２０１５）０７－０１４０－０２多平台混凝土坝施工三维动态可视化研究唐松强，申明亮，丁栗（武汉大学水利水电学院，武汉４３００７２）摘要：介绍混凝土坝施工三维动态可视化仿真系统的分析、建模与实现过程，提出多平台混凝土坝施工三维动态可视化技术，并结合案例对混凝土坝浇筑过程的三维动态可视化予以具体应用。关键词：多平台；混凝土坝；三维动态可视化；Ｕｎｉｔｙ３Ｄ中图分类号：ＴＶ６４２文献标识码：Ａ班为步长，在每个台班内，对各浇筑机械进行扫

2、描，如遇可浇筑０引言坝块则调用相应的浇筑机械服务子模型。近年来，随着计算机技术的不断发展，工程项目“３Ａ管理”（４）数据的传递和记录：在一个台班仿真结束后，记录本台的概念开始出现，即需要实现能让工程人员在任何时间（Ａｎｙ－班内的相关变量并继续下一台班，直到一天的仿真结束。ｔｉｍｅ）、任何地点（Ａｎｙｗｈｅｒｅ）处理与工程相关的任何事情（Ａｎｙ－（５）循环以上（２）、（３）、（４）步骤直至坝体全线封顶。ｔｈｉｎｇ）。对于混凝土坝施工三维动态可视化仿真而言，工程项目“３Ａ管理”要求仿真系统拥有良好的

3、可移植性和多平台发布运行的要求，尤其是需要其具有能在移动智能终端运行的能力。与此同时，原本基于ＯＧＲＥ、ＧＩＳ或者基于Ｃ＼Ｃ＋＋等技术的实现方法则普遍存在开发速度慢、成本高、交互性能差、可移植性差、不可多平台发布等问题，开发的相关系统更不具备移动智能终端运行的能力，显然无法满足工程项目“３Ａ管理”的要求。基于此，本文提出一种使用Ｕｎｉｔｙ３Ｄ实现多平台混凝土坝施工三维动态可视化的方法，介绍其系统分析、建模与实现过程，并结合案例对混凝土坝浇筑过程的三维动态可视化予以具体应用，最后展示该系统在Ａｎｄ

4、ｒｏｉｄ、Ｗｉｎｄｏｗｓ７、ＭａｃＯＳ等多个平台的实际运行。１系统建模理论１．１仿真模型系统应用排队论构造施工仿真模型，把浇筑机械视为“服务台”，每个浇筑块视为“顾客”，将浇筑过程看作服务过程，主［１］：要仿真流程如图１所示（１）数据的初始化：读取开工日期、浇筑设备性能参数、坝图１仿真模型流程图块原始数据及施工工艺所要求的一些常量方面数据。Ｆｉｇ．１Ｔｈｅｆｌｏｗｃｈａｒｔｏｆｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌ（２）可浇坝块的确定：根据大坝混凝土浇筑的施工控制条１．２可浇坝块选择件及原则来确定

5、。可浇坝块是大坝混凝土浇筑中满足混凝土浇筑相关施工（３）浇筑过程：根据随机数判断该天是否可以施工，并以台控制条件的坝块。这些施工控制条件有：天气状况约束、坝块空间位置约束、浇筑机械条件约束、层间间歇时间约束、相邻坝收稿日期：２０１４－１１－１９块高差约束、相邻坝块施工限制条件约束和特殊高程约束。对作者简介：唐松强（１９８９－），男，硕士研究生。Ｅ－ｍａｉｌ：ｔａｎｇｓｏｎｇｑｉａｎｇ一台浇筑机械而言，可浇坝块可能有多个，在满足施工导流度＠ｈｏｔｍａｉｌ．ｃｏｍ。多平台混凝土坝施工三维动态可视化研

6、究唐松强申明亮丁栗１４１汛要求的前提下，选择拟浇坝块还需遵循最低高程原则和均衡上升原则。１．３浇筑机械的服务模型在大坝混凝土施工的浇筑子系统中，浇筑机械涉及两种基本类型的仿真实体：连续型浇筑机械和离散型浇筑机械。连续型浇筑机械有皮带机、塔带机等，模拟时先采用等步长法，再采用事件表法。离散型浇筑机械有拌和楼、缆机、塔机等，模拟时图２ＷｅｂＳｅｒｖｉｃｅ动态数据获取先采用等步长法，再采用主导实体扫描法。Ｆｉｇ．２ＧｅｔｄｙｎａｍｉｃｄａｔａｔｈｒｏｕｇｈＷｅｂＳｅｒｖｉｃｅ２三维动态可视化仿真３实例

7、展示２．１数字地形模型某水电站位于某江中游，拦河大坝采用碾压混凝土重力利用ＡｕｔｏＣＡＤ的二次开发功能，通过提取ＣＡＤ图形中地坝，坝轴线为直线。选用导流隧洞作为泄水建筑物，初拟采用形三维坐标将其导入Ｃｉｖｉｌ３Ｄ生成点云。然后，利用点云生成两条导流隧洞布置在河流左岸。坝体从左至右分别为：左岸非三维地形图，并利用Ｃｉｖｉｌ３Ｄ的放坡和道路系统，生成最终系溢流坝段、左岸泄洪冲沙底孔坝段、表孔溢流坝段、右岸泄洪冲统所需三维数字地形。沙底孔坝段、右岸非溢流坝段。图３为Ａｎｄｒｏｉｄ上运行的系统２．２数字

8、坝体模型开始界面，图４为可跨平台浏览的网页上运行的系统主界面，根据坝体空间尺寸数据对坝体进行三维建模，在确定坝块图５为Ｗｉｎｄｏｗｓ７上运行的三维施工动态仿真界面，图６为层厚、特殊坝段的几何尺寸、空间位置等数据后，通过对坝段控ＭａｃＯＳ上运行的坝块信息查询界面。制线进行插值计算，得到各个坝块的实体句柄、坝段号、层号、层厚、坝块体积、混凝土浇筑量等施工属性信息。２．３Ｕｎｉｔｙ３Ｄ仿真技术Ｕｎｉｔｙ３Ｄ是一个能创建三维游戏、建筑可视化、实时三维动画等互动内容的多平台综合型开发工具，可发布工程至Ｗｉ